第一章 緒論
1.1. 前言
現 今 社 會 中 因 智 慧 型 手 機 使 用 率 大 幅 的 增 加 ， 行 動 通 訊 網 路 (Mobile communication networks)的使用率也隨之增加。在行動通訊網路中，多媒體資料 較常使用群播(multicasting)的方式來進行資料傳遞。而在行動通訊網路的網路模 型中會有一個 Base Station (BS)透過無線訊號同時廣播資料(data)給所有在同一 群組裡的所有行動終端節點(mobile terminal)。雖然行動通訊網路在移動性或是 延展性都較傳統網路為佳以及方便，但是封包傳輸時可能會因為無線訊號的衰 減或是干擾而造成封包損毀或是封包遺失的情況發生。當發生封包損毀或是遺 失時，行動終端節點會向 Base Station 發出一個封包重傳的請求。但是重傳會增 加 Base Station 的工作量並造成整體網路額外的頻寬負擔。
隨著智慧型手機以及各種穿戴式裝置各式應用的大量發展，這些應用的流 通也在行動通訊網路中產生大量封包。然而，一旦網路中的封包數量增加，就 容易產生封包碰撞進而遺失封包，此時就會有大量的重傳請求向 Base Station 發 出，而重送會使得網路中重複的封包變多，也因為群播的特性即使只有極少數 節點未收到封包也會進行封包重傳，造成頻寬資源的浪費。
而網路編碼技術在行動通訊網路中可幫助節省無線資源，減少網路中封包 的數量，進一步可減少封包發生碰撞的機率，適當地增加 throughput。將網路編 碼的技術運用在行動通訊網路的重傳機制上，不但可以減少 Base Station 發送封 包的次數及網路中的封包數量，還可以用單次傳輸來發送多個封包，增加封包 發送的效率，並且節省重傳封包使用的網路頻寬，而多出來的頻寬即可用來傳
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遞新的封包，增加整體網路的吞吐量。
1.2. 研究動機與目的
本論文的方法針對行動通訊網路做重傳封包排程的改善，減少重傳封包占 用過多網路資源，進而增進整體網路的效能。
現行行動通訊網路的封包重傳是當發生封包損毀或是遺失時，行動終端節 點會向 Base Station 發出一個封包重傳的請求，Base Station 收到請求後會再針 對損毀或遺失的封包進行群播。雖然對於有大量終端節點皆發出重傳請求的封 包而言，單一封包的群播重傳會是一個直接且有效率的方法，但是針對只有少 數重傳請求的封包，群播重傳的方式較無效率，且對於多數終端節點而言只是 重複的封包。
因此利用網路編碼(Network coding)[1][2][6][8]的技術應用在行動通訊網路 的重傳機制上，透過合併封包傳送的方式，不僅可以降低重傳對於網路造成的 overhead，更可以將多餘的網路頻寬資源用來傳遞新的封包，增進整體網路的 效能，並且透過維持所有終端節點對於封包狀態的 packet status table，進行封包 組合的篩選，而非盲目地進行封包合併，來提升整體網路的效能。
本論文主要著重在利用網路編碼做行動通訊網路重傳封包的排程機制，我 們將改善 Hao Wu et al.所提出的 Hamming Distance based Algorithm[3][4]，考慮 網路編碼成功解開合併後的封包機率以及封包合併的選擇性後，提出一個改良 式的重傳排程演算法 Improved Hamming Distance Algorithm (IHD Algorithm)，利 用此演算法可以有效的增加成功重傳封包的比例，以及網路吞吐量的提升。並 且針對 IHD Algorithm 的缺點加以改進，提出孤點優先圖形演算法(Isolated Point
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Graph Algorithm)，將封包編碼機會較少的封包進行優先配對，減少因無法重傳 被丟棄的封包數量，提升整體的傳輸成功率。
1.3. 論文架構
本篇論文共分為七個章節，各章節的簡介如下：第二章先介紹利用網路 編碼執行行動通訊網路重傳機制的相關發展與研究，並且包含網路編碼的簡 介以及行動通訊網路的網路模型；第三章詳述本論文提出之利用網路編碼做 行 動 通 訊 網 路 改 良 式 的 重 傳 排 程 演 算 法 Improved Hamming Distance Algorithm (IHD Algorithm)；第四章則針對原始 Hamming Distance Based Algorithm 以及本論文提出之 Improved Hamming Distance Algorithm 做重傳 吞吐量以及封包傳輸成功率的比較；第五章將提出孤點優先圖形演算法，用 來改善 Improved Hamming Distance Algorithm 無考慮的孤點情形；第六章將
針對上述三種方法再進行數據分析；最後第七章則會對本論文提出總結。
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